高师院校物理专业光电类实验教学模块的改革初探

张登玉，陈列尊，游开明

摘要：针对物理专业实验教学存在的问题，对改革实验教学模块进行了比较深入地探讨，有助于培养学生实践和创新能力。

关键词：物理专业；光电类实验；创新能力

中图分类号：G642.3 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）06-0035-02

光电类课程历来是高师院校物理专业的重要专业基础课程。光电类实验课程主要包括《光学实验》、《电磁学实验》、《电子技术实验》、《电工学实验》和《近代物理实验》等。社会的进步与科学技术的发展促使很多新学科、新内容进入了教材与课堂，同时面临当今大学生的自主择业与人才市场竞争，大学相应开出较多的适应学生全面发展与个性发展的课程，加强对学生实践能力的培养。加强实验类课程教学对于专业内涵建设，培养学生实践能力，创新人才培养体制机制，打造专业办学特色，大力提升人才培养水平具有重要意义。光电类实验课程应该紧密结合国内外的新进展，将最新前沿研究成果引入课堂，激发学生的研究性学习积极性。为了使物理专业更加适合当前我国的教育教学形势，必须重视对学生自主学习、探究学习、合作学习的培养，这就对物理实验教学提出了更高的要求。我们应加大实验教学的力度，增强实验教学的灵活性，合理安排演示实验、验证性实验、探究性实验，以激发学生的自主性、能动性、创造性，综合培养学生的实验设计、操作、分析、评价能力，锻炼提高学生的合作意识和抽象概括思维能力。本改革计划的基本思路是整合各门专业实验课程，优化实验课程结构模块，为更好地培养学生的创新精神和能力、教育教学技能创造优良环境。实验教学内容和模式的改革是物理实验室建设的核心，具体实验项目如何选取不但要注意基础性，同时还要注重科学性、先进性和实用性，要注重理论联系实际，实验中要反映物理学科的最新科技成果。在课程教学内容改革方面，我们主要是以优化实验课程模块、融入相关新成果为出发点，按照实验内容的基础性和难易程度，将光电类实验进行分模块教学，只有这样，才能培养学生实验能力、动手操作技巧和创新能力等。我们将光电类实验设置成五个模块，它们之间既具有独立性也有融合性，相辅相成共同促进。

一、基础实验模块

学生做基础实验主要是学习对物理量的测量，并掌握基本实验仪器的使用。对这部分实验，教师应提供比较详细的实验指导书，内容包括实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法和步骤、实验数据处理方法等。基础性实验可以按基本内容、选做内容和小课题分层次编排，以满足不同实验基础的学生需求。通过基础性实验的训练，使学生提高对基础实验操作能力，掌握实验的测量方法与手段。

二、近代物理实验模块

基础实验是学生动手实践能力得到锻炼的重要环节，基础既是相对稳定的，也是随着时代和科技的发展而发展的。一些以前认为属于近代物理范畴的实验现在已是基础实验，如低温、真空、光谱等。此外，随着传感技术在物理实验中的广泛应用，单纯的力热电光实验已经与计算机应用紧密结合在一起。力热电光实验与计算机的融合，使得物理专业基础实验与近代物理实验课程重组与融合已成为现实。我们在完善基础实验的同时，为满足学生创新能力培养的要求，应添置一些近代物理仪器设备，如光纤器件实验平台、半导体激光刻蚀机、电子衍射实验仪、光学精密隔振平台等，这些近代物理实验本质上也是光电类实验。

三、演示实验模块

演示实验教学可以变抽象为直观，形象生动，有助于讲清物理概念，有助于学生理解和记忆，能提高学生的学习兴趣，激发学生求知欲望，对于丰富教学内容、提高教学质量具有促进作用。光电理论中概念和规律很多，有些比较抽象不好理解，如果做一些演示实验可帮助学生掌握物理知识。比如在光的偏振教学中，学生对光的颜色和光的强度有感性认识，而对光的偏振则难以理解，觉得比较抽象。如果教学中做一个演示实验，教学效果会很好。教师可准备两块偏振片和一个普通光源，普通光源可以是手电筒，让手电筒的自然光先垂直通过其中一个偏振片，以光线方向为轴，连续转动偏振片一周，要学生注意观察透射光的变化。然后将另一偏振片放在第一偏振片的后面，即让自然光连续通过两个偏振片，再以光线方向为轴，转动第二偏振片一周，让学生观察透射光的变化。教师可以边演示边讲解，学生的印象会很深刻，对光的偏振便不会感觉抽象了。

四、开放实验模块

教师设计一些应用性和研究性实验，采用开放的教学模式。学生根据给定的实验题目、要求和相关的仪器设备，运用所学基础知识，通过查阅资料，自行设计方案、制定实验步骤、独立操作完成实验，并对实验结果进行分析处理。在设计性实验中，要鼓励学生大胆设想大胆实验，创造性地提出解决问题的方法和技巧，培养学生解决问题的能力。在设计应用性和研究性实验过程中，要注意三个方面：一是要积极采用新仪器新方法，这样会提高实验教学的效率；二是要努力把最新科研成果转化为设计性和研究性实验课题；三是以教师正在研究攻关的课题为导向，让学生参与到课题研究中来，起到加强研究力量，发挥学生聪明才智的作用。开放实验后，由于实验内容增多，需要添置新的先进的仪器设备，因此实验费用远高于传统实验的费用。为保证实验正常运行，还需要大量耗材。学校应设立开放实验室专项基金，解决好仪器及耗材经费问题。

五、仿真实验模块

物理仿真实验是利用软件设计虚拟仪器，建立虚拟实验环境。学生可在这个环境中模拟真实的实验过程操作仪器，从而培养学生动手能力、学习实验技能，更好地掌握物理专业知识。有些实验仪器设备耗资大，仪器操作要求高，普通院校难以开出，仿真实验可弥补这一缺欠。仿真实验能将实验目的、实验仪器、实验原理以及实验内容有机融合在一个界面上。仿真实验借助于三维动画可将仪器内部部件展示在学生面前，便于学生了解仪器的内部结构。在物理仿真实验教学过程中，教师应该要求学生必须在理解的基础上认真操作，克服实验过程中出现随便应付或者盲目操作现象，使学生在仿真实验中受益，从而提高实验教学质量。

参考文献：

[1]孙小权，邹丽英.实验室开放的探索与实践[J].实验室研究与探索，2005，24（4）：107-109.

[2]刘海燕.电工与电子实验课开放式教学模式探索与实践[J].河南科技，2010，（12）：71.

[3]储春华，李有军，翁绍捷.非电类专业电工学实验课程教学模式改革探讨[J].海南大学学报（自然科学版），2010，28（4）：382-384.

[4]栾亚群.电工电子实验中心开放的探索与实践[J].实验室研究与探索，2007，26（2）：122-123，131.

[5]赵珂，王琪，袁伟勤.综合和开放型实验教学模式的探讨[J].实验室研究与探索，2004，23（11）：59-61.

基金项目：湖南省教育厅2013年普通高校教改项目（2013-335）；湖南省普通高校光电课程组教学团队；湖南省普通高校光学省级精品课程（2006-84）和教育部2009年第四批高等学校特色专业建设点项目（TS11635）。